CN101849187A - 用于在气动寄送系统中加载和卸载生物材料试管的自动设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种适于自动地将生物材料试管加载到适于在气动寄送系统中搬运的器皿(9)中和从该器皿(9)卸载的设备，所述试管由试管容器(10)支撑，该试管容器(10)可以可除去地容纳在所述器皿中。所述设备包括：加载和卸载接口(25)，其包括在输送机中，该输送机适于自动地运输生物材料试管；到达/来自各个生物材料收集部门的器皿(9)的接收/发送站(6)、和到达/来自生物材料化验部门的器皿(9)的接收/发送站(16)；适于搬运到达试管容器和要被发送至台架(3)的试管的装置(1，2)，该台架(3)包括用于试管和试管容器的加载区域(5)和卸载区域(4)；到达材料识别和检查装置(21，28)；试管容器的定向装置(7，17)；及控制单元(24)，其适于在加载和卸载操作过程中协调所述装置。

Description

用于在气动寄送系统中加载和卸载生物材料试管的自动设备
本发明涉及一种用于加载和卸载试管的自动设备，这些试管包含生物材料，并且借助于气动寄送系统运输。
在诸如工厂、银行、超市及医院之类的设施中，有用来运输材料，例如生产样本、钱币、医药及试验室样品，的巨大需求。
气动寄送系统是对于与在设施中的材料运输相关的几个问题的具体解决方案。
气动寄送系统是一种轻型、内部运输系统，它能够按快速和安全方式保证小尺寸物品的自动搬运。这样一种系统包括由管网连接的相互连通的发送和接收站。物品插入在专用容器中，这些专用容器在管线内由适当产生的空气流运输，该空气流由涡轮机产生。
发送/接收站一般设有自动启动装置和用于到达容器的气动制动器。在到达处和在离开处都没有空气的排出，因而符合最严格的卫生要求。管道允许通过使用高架和地下路径，连接在一个建筑物中、甚至在不同建筑物之间的几个点。
涡轮机可以或者通过压力或者通过抽吸而工作，因而允许适于运输材料类型的更高运输速度。
在管道之间的转向器与列车轨道的转辙器相类似地起作用，并且允许创建甚至高度复杂的系统。当被电子控制和自动定位时，转向器允许容器到达选择的目的地。
现代气动寄送系统可以用在各种领域中，例如用在用于生产材料运输的工业领域中、用在用于钱币运输的银行领域中、及用在用于医药或生物材料运输的医院领域中。
在属于本发明保护范围的医院领域中，系统的采用保证在甚至几百米远的部门之间的恒定连接，因而遵守要求的搬运时间，提高设施自动化，及甚至在运输易损材料时也保证最大安全性。
明确地说，在医院领域中，气动寄送系统可以用来将包含血液的试管从收集点自动地运输到化验室，因而保证：
●安全性：对搬运材料提供隐藏的、不可接近的路径，当搬运血液样品时保证慢速运输，以防止产生溶血效应；
●运输快速性：在各个连接部门之间进行快速、直接搬运，在紧急情况下提供器皿的优先发送的可能性；
●容易使用：由操作人员进行简单的操作；
●成本降低：人力成本降低，因为人员从搬运操作中解脱。对于所有医务和准医务人员具有巨大好处，他们因而可将他们的全部时间用于病人看护；
●安静：在部门中没有噪声。
在这样一种气动运输过程中，要被搬运的容器的准备工作还没有实现自动化。
这样一种操作要求指定人员卸空接收容器和填充要被发送的容器。这样一种任务，如果人工地执行，则如果搬运材料包括包含生物材料样品的试管，则就时间和操作人员安全性而论，都强烈地限制从气动寄送系统的使用得到的巨大优点。
因此，为了限制当搬运在气动寄送系统中运输的材料时涉及的由操作人员进行的人工干预，需要一种目标在于使整个过程自动化的设备，该过程包括填充容器、借助于气动系统运输、及以后卸空该容器。
本发明的目的是，形成一种用于加载和卸载借助于气动寄送系统在医院设施的各个部门之间运输的生物材料样品的设备，该设备能够克服上述问题。
按照本发明，该目的由一种自动地将生物材料试管加载到适于在气动寄送系统中搬运的器皿中和从该器皿卸载的设备实现，所述试管由试管容器支撑，该试管容器可以可除去地容纳在所述器皿中，
其特征在于，它包括：
加载和卸载接口，其包括在输送机中，该输送机适于向生物材料准备和化验模块自动地运输生物材料试管，
从各个生物材料收集部门接收器皿/向这些部门发送器皿的站、和从生物材料化验部门接收器皿/向这些部门发送器皿的站，
适于在台架上搬运到达试管容器和要被发送的试管的装置，该台架包括用于试管和试管容器的加载和卸载区域，
到达材料识别和检查装置，
试管容器定向装置，以及
控制单元，其适于在加载和卸载操作过程中协调所述装置。
本发明的另一目的是，形成一种用来加载和卸载借助于气动寄送系统在医院设施的各个部门之间运输的生物材料样品的自动方法，该自动方法能够克服上述问题。
按照本发明，这样一个另一目的由一种用来将生物材料试管加载到适于在气动寄送系统中搬运的器皿中和从该器皿卸载的自动方法实现，所述试管由试管容器支撑，该试管容器可除去地容纳在所述器皿中，
其特征在于，它包括：第一方法，用来卸载试管、和将试管容器加载到从在试管中的生物材料的收集部门离开的器皿中/从到达该收集部门的器皿中卸载；和第二方法，用来将试管和试管容器加载到从生物材料化验部门离开的器皿中/从到达该生物材料化验部门的器皿中卸载，
所述第一方法包括步骤：
识别和检查从生物材料收集部门到达器皿接收/发送站的器皿，关于在容器内试管的存在和位置的信息从控制单元发送到试管和容器的搬运装置；
由试管和容器的搬运装置拾取容器，并且将容器搬运到容器定向装置；
将容器卸载到定向位置中，以便卸空存在的试管；
根据从控制单元接收的关于试管存在或不存在的信息，检查试管和容器的搬运装置，即检查获得关于试管存在信息的位置；
由试管和容器的搬运装置拾取试管，并且将它们定位在卸载点处，在该卸载点中，试管识别装置探测其身份，根据其身份，试管由试管搬运器沿输送带和可能向与这样一种输送带接口的准备和化验模块或向加载点(30)运输；
一旦全部试管已经从容器中取出-该容器放置在容器定向装置中，就由试管和容器搬运装置拾取容器，以便将它放置在器皿接收/发送站处的敞开器皿中，以被送回生物材料收集部门，在该处它可以用待被化验的新试管加载；
所述第二方法包括步骤：
识别和检查从生物材料化验部门到达器皿接收/发送站的器皿，关于在容器内试管的存在和位置的信息从控制单元发送到用于试管和容器的搬运装置；
由试管和容器的搬运装置拾取容器，并且将容器搬运到容器定向装置；
将容器卸载到定向位置中，以便卸空存在的试管；
借助于试管和容器的搬运装置，将容器从容器定向装置搬运到适当加载区域；
根据从控制单元接收的关于试管存在或不存在的信息，检查试管和容器的搬运装置，即检查获得关于试管存在信息的位置；
由试管和容器的搬运装置拾取试管，并且将等待被卸载的试管容器中的试管定位在输送带上的适当卸载点处；
一旦已经确定容器的完全卸空，就借助于试管和容器搬运装置，将到达试管加载点处的试管加载到输送带上；
由试管和容器的搬运装置拾取加载有试管的容器，并且将它插入在器皿接收/发送站处等待被发送到化验部门的器皿中。控制单元可以是安装在计算机上的应用程序软件，该计算机适于接收信息和将命令发送到在描述设备内操作的装置。
试管借助于适当容器在气动寄送管线内运输，该容器命名为器皿，具有适于在空气流的偏压下在管道中滑动的形状。器皿在到达站之后自动地打开，允许用于试管容器和试管的搬运装置接触它。
描述的装置保证生物材料试管包含在器皿内-在专用容器中，这些专用容器设有二十个位置，适于容纳相等数量的试管。
包括卸载区域和加载区域的台架是与接口区域接口的表面，该接口区域借助于气动寄送系统起接收收到生物材料试管和递交待被发送的生物材料试管的作用。所述接口区域包括在另外的自动设备中，该自动设备适于到装置的自动运输，该装置为准备和化验在试管中包含的生物样品而被使用。
卸载区域包括试管接收站和专用空间，在该专用空间中，放置要被卸载的接收试管容器。
在台架上存在的接收站包括连接到管道端部上的开口。
器皿到达接收站处时，到达材料识别和检查装置确认试管在容器内的实际存在。发送到控制单元的这样一条信息，由搬运装置在卸载试管(从容器到接口区域)的以后步骤期间使用，该搬运装置包括机械手。
到达材料识别和检查装置可以是例如摄影机，该摄影机起“拍摄”包括试管容器的敞开器皿的作用。
卸载装置包括连接到支架上的抓手装置，该支架具有在试管卸载区域上方运动并且到达进行操作所需要的全部工作点的可能性。
卸载装置，如果加载的器皿到达，则从器皿拾取试管容器，并且将它放置在专用卸载空间中。
一旦试管容器已经被正确地定位，所述装置就从所述容器一个接一个地拾取试管，因而将它们定位在接口区域处。
加载区域包括试管发送站和专用空间，在该专用空间中，放置要被加载的接收试管容器。
在台架上的发送站，与接收站等效，包括在连接到管道端部上的开口中。
包含到达发送站的试管容器的器皿一般是空的，准备用试管加载。
在器皿到达发送处时，识别和检查装置确认试管在容器内的实际存在。
加载装置，在功能上与卸装置装置等效，包括连接到支架上的抓手装置，该支架具有在试管加载区域上方运动并且到达完成操作所需要的全部工作点的可能性。
加载装置，如果器皿到达，则从器皿拾取试管容器，并且将它放置在专用加载空间中。
需要通过气动寄送运输的试管提交在接口区域处。
同一加载装置，一旦空试管容器已经布置在加载区域中的正确位置中，就将到达试管从接口区域运动到容器中。
在用试管填充容器之后，容器借助于加载装置插入到发送站中。
在附图中作为非限制性例子表示的本发明的实际实施例的如下详细描述中，将进一步解释本发明的这些和其它特征，在附图中：
图1表示适于加载和卸载试管的自动设备的立体图；
图2表示在图1中的构造的前视图；
图3表示沿线III-III得到的在图2中的构造的剖视图；
图4表示表面的俯视平面图；
图5表示在台架除去情况下装置的立体图；
图6表示试管容器的立体图；
图7表示在图6中的构造的竖直截面图；
图8表示适于在气动寄送系统中运输试管容器的器皿。
图1表示一种根据本发明适于加载和卸载生物材料试管的设备，该设备包括：用于试管和试管容器的搬运装置1，其适于加载/卸载到达/离开生物材料收集部门，例如医院部门，的器皿；和用于试管和试管容器的搬运装置2，其适于加载/卸载到达/离开生物材料化验部门，例如专业化验室部门，的器皿。用于试管和试管容器的搬运装置1和2都包括机械手，并且在包括台架3的工作区域上操作，该台架3包括试管卸载区域4和试管加载区域5。形成这里描述的系统的装置由控制单元24协调和控制，该控制单元24包括驻留在计算机中的应用程序软件，该计算机连接到布置在例如台架下面位置中并且由保护面板屏蔽的系统上(图1)。
器皿9(图8)是在气动寄送系统中使用的适当容器，该容器适于在空气流的偏压下，在形成这样一种系统的管网中运动。在图8中，器皿9表示在敞开构造中，即，从而允许接近和可能拾取在其中运输的材料。
在建议实施例中，器皿9适于运输试管容器10(图1、6及7)。所述容器10包括具有八边形基底的主体11，该基底在其上容纳一层硅酮12，并且适于按稳定、竖直方式支撑包含在其中的试管13和缓冲在运输期间可能的摇动。容器10包括二十个位置，适于容纳相等数量的试管13。在相对于容器10的八边形基底的中央位置中，有支架14(图7)，该支架14起允许用于试管和容器的搬运装置1和2在加载和卸载过程期间拾取容器的作用。
在容器10的安置表面上存在四个孔15(图6)，起允许容器由容器定向装置7和17定向的作用，如下面将解释的那样。
试管卸载区域4包括器皿接收/发送站6、容器定向装置7、及容器过渡位置8(图4)。在医院中，器皿接收/发送站6可连接到各个医院部门，在这些部门中进行收集，并且从这些部门，由在输送带上的接口模块和可能由生物材料的其它专业化验室，发送待准备和化验的生物材料试管。
试管加载区域5包括器皿接收/发送站16、容器定向装置17、二十二个加载位置18、及适于容纳沿线等待试管容器19的可能位置，如下面将描述的那样(图4)。在医院中，器皿接收/发送站16可连接到不同的专业化验室上，在需要进行由在输送带上的接口化验模块没有提供的专业化验的情况下，将试管发送到这些专业化验室。
当由器皿9运输的容器10到达两个器皿接收/发送站6和16之一时，容器的八边形基底按随机方式定向。如果在台架3上水平布置的容器根据一定方位被定位-该方位与同台架的侧轮廓相平行的八边形基底的两个边相对应(如在图4中表示的放置在容器定向装置17中的容器那样)，则用于试管和容器的搬运装置1和2才正确地到达容器的二十个位置。
容器定向装置7和17起在台架3上的定位过程中得到容器10的正确方位的作用。功能彼此等效的所述容器定向装置7和17的每一个，包括成形为容器10的八边形基底的板31，该板31绕其中心32转动。所述板31设有四个定向杆100(图4和5)。电动机33借助于皮带34产生板31的转动(图5)。当用于试管和容器的搬运装置1或2将容器运动得靠近两个容器定向装置7和17之一时，板31旋转，直到四个定向杆100与在容器10的安置表面上的四个孔15重合。这时，容器10可以释放，因而安置在转动和返回至初始位置的板31内，因而保证对于容器10的正确方位，使得用于试管和容器的搬运装置1和2能够根据存储的基准系统正确地到达二十个位置。
在气动寄送系统的管道20中移动的同时，器皿9保持封闭，并且它在器皿接收/发送站6和16附近自动地打开，因而提交如图3所示的容器10。这允许用于试管和容器的搬运装置1和2抓取和运动容器，因而保证借助于支架14的可靠抓取。
用于到达器皿和用于待被发送的器皿的识别和检查装置21(图1)安装在用于试管和容器的搬运装置1和2的支撑结构上。在描述的实施例中，所述器皿识别和检查装置21包括摄影机22，该摄影机22可以在导轨23上平移，并且根据要求操作，到达精确地在器皿接收/发送站6和16上方的两个位置(图2)。
所述器皿识别和检查装置21起检查在到达器皿接收/发送站6和16处的容器10中存在或不存在试管的作用。在器皿到达两个站之一处时，摄影机22通过在导轨23上滑动放置在正确位置的上方，从而拍摄到达容器10的照片。
从医院部门到达器皿接收/发送站6处的容器10的照片由控制单元24处理，以便存储由试管占据的容器的位置。这样一条信息发送到用于试管和容器的搬运装置1，该搬运装置1将只从占据位置卸载试管。
从专业化验室到达器皿接收/发送站16处的容器10的照片用来确认试管的实际存在。如果一个或多个试管在这样的容器中存在，则它们由用于试管和容器的搬运装置2卸载到沿线等待试管容器19中，以便然后被卸载到适于自动运输试管的接口模块25中(图1)。
这样一种接口模块25包括输送带26，试管容器或搬运器27在该输送带26上运动(图3和4)。在输送带上滑动的所述搬运器27，根据试管必须经受的化验，将试管沿输送带运输到各个准备和化验模块。
与试管加载和卸载系统接口的输送带部分设有试管识别系统28，该试管识别系统28起识别在卸载点29处由试管搬运装置1从台架3放置到试管搬运器27上的试管的作用(图4)。
在描述的实施例中，试管通过由适当条码阅读装置101阅读在试管上放置的标签上的条码而被识别(图5)。
在输送带上，有试管加载点30，从该处，到达试管由试管搬运装置2拾取，并且放置在台架3上在加载区域5处的容器10中。
为了更好地理解描述的设备，下面列出用来卸载到达器皿接收/发送站6处的容器10的过程步骤：
器皿9到达器皿接收/发送站处；
器皿识别和检查装置21通过使摄影机22沿导轨23滑动放置摄影机22，从而可以拍摄在到达器皿接收/发送站6处的器皿9中包含的容器10的照片；
关于在容器10内部的试管的存在和位置的信息从控制单元24发送到用于试管和容器的搬运装置1；
用于试管和容器的搬运装置1借助于支架14抓取容器10，并且将容器10运动到容器定向装置7中；
一旦容器10根据板31的正确方位已经放置，就准备好卸空其中的试管；
用于试管和容器的搬运装置1，根据从控制单元24接收的关于试管存在或不存在的信息，一个接一个地只检查获得关于试管存在的信息的位置；
试管由用于试管和容器的搬运装置1抓取，并且放置在卸载点29处的搬运器27中，在该处，试管识别装置28探测其身份；
根据要求处理的身份和类型，试管可以由搬运器27沿输送带运输，然后可能转向到与这样一种输送带接口的准备和化验模块，或者提交在以后的试管加载点30处以被拾取和放置在加载区域5的容器10中，并且借助于气动寄送系统发送到专业化验室；
一旦放置在容器定向装置7的板31上的容器10的全部试管已经除去，用于试管和容器的搬运装置1就抓取容器10，并且将它放置到在器皿接收/发送站6处的敞开器皿9中，以发送回医院部门，在该处，待被化验的新试管可以加载在其中；
如果加载器皿同时已经到达器皿接收/发送站6，则将容器7从板31运动到容器过渡位置8，等待到达器皿接收/发送站6以被清除新容器的器皿。
下面描述用来加载到达器皿接收/发送站16处的容器10的过程步骤：
器皿9到达器皿接收/发送站16处；
器皿识别和检查装置21通过使摄影机22沿导轨23滑动放置摄影机22，从而可以拍摄在到达器皿接收/发送站16处的器皿9中包含的容器17的照片；
关于在容器中试管的存在和位置的信息从控制单元24发送到用于试管和容器的搬运装置2；
到达器皿接收/发送站16处的容器一般是空的，并且准备好用来自接口模块25的试管加载，但在某些情况下，这样的容器的来源的专业化验室，发送要求由与输送带26相接口的模块进一步处理的试管，如以上描述的那样；
在这种情况下，摄影机22记录由试管占据的容器位置，并且将这样一条信息发送到用于试管和容器的搬运装置2；
用于试管和容器的搬运装置2借助于支架14抓取容器10，并且将容器运动到容器定向装置17中；
一旦容器10根据容器定向装置17的板的正确方位已经放置，就将容器运动到二十二个可得到试管加载位置18之一中；
用于试管和容器的搬运装置2，根据从控制单元24接收的关于试管存在或不存在的信息，一个接一个地只检查获得关于试管存在信息的位置；
将这样的试管运动到沿线等待试管容器19中，以便然后在以后时间在试管卸载点29处被卸载；
一旦已经确定容器的完全卸空，用于试管和容器的搬运装置2就可以用到达试管加载点30处的试管加载容器；
一旦容器已经用试管加载，它就准备发送：用于试管和容器的搬运装置2抓取容器，并且将它插入到在器皿接收/发送站16处等待的器皿9中。
根据本发明的描述设备允许实施完全自动过程，该自动过程也包括加载和卸载借助于气动寄送系统运输的容器的步骤，因而在过程的各个步骤期间最大可能程度地使人类干预最小，降低错误的危险，及保证操作人员的安全。

Claims (7)

1.一种适于自动地将生物材料试管加载到适于在气动寄送系统中搬运的器皿(9)中和从该器皿(9)卸载的设备，所述试管由试管容器(10)支撑，该试管容器(10)可以可除去地容纳在所述器皿中，
其特征在于，它包括：
加载和卸载接口(25)，其包括在输送机中，该输送机适于向生物材料准备和化验模块自动地运输生物材料试管，
到达/来自生物材料收集部门的器皿(9)的接收/发送站(6)、和到达/来自生物材料化验部门的器皿(9)的接收/发送站(16)，
适于搬运到达试管容器和要被发送至台架(3)的试管的装置(1，2)，该台架(3)包括试管和试管容器的加载区域(5)和卸载区域(4)，
到达材料识别和检查装置(21，28)，
试管容器的定向装置(7，17)，以及
控制单元(24)，其适于在加载和卸载操作过程中协调所述装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，试管容器(10)的所述定向装置(7，17)包括板(31)和电动机(33)，该板(31)绕其中心(32)转动，设有定向杆(100)，该电动机(33)适于控制板(31)的转动，所述板(31)首先旋转，从而定向杆(100)与在容器(10)的安置表面上的对应孔(15)重合，因而允许容器(10)被释放，然后进一步旋转以将容器(10)带到定向位置，该定向位置适于将试管加载到输送机的接口(25)上/从该接口(25)卸载。
3.根据以上权利要求任一项所述的设备，其特征在于，它包括用于试管容器(10)的等待站(8)。
4.根据以上权利要求任一项所述的设备，其特征在于，所述器皿识别和检查装置包括摄影机(22)，该摄影机(22)沿导轨(23)平移，适于根据所要求的操作到达精确地在器皿接收/发送站(6，16)上方的两个位置。
5.一种自动地将生物材料试管加载到适于在气动寄送系统中搬运的器皿(9)中和从该器皿(9)卸载的方法，所述试管由试管容器(10)支撑，该试管容器(10)可以可除去地容纳在所述器皿中，
其特征在于，它包括：第一方法，用来卸载试管、和将试管容器加载到从在试管中的生物材料的收集部门离开的器皿(9)中/从到达该收集部门的器皿(9)中卸载；和第二方法，用来将试管和试管容器加载到从生物材料化验部门离开的器皿(9)中/从到达该生物材料化验部门的器皿(9)中卸载，
所述第一方法包括步骤：
识别和检查从生物材料收集部门到达器皿接收/发送站(6)的器皿(9)，关于在容器(10)内试管的存在和位置的信息从控制单元(24)发送到试管和容器的搬运装置(1)；
由试管和容器的搬运装置(1)拾取容器(10)，并且将容器(10)搬运到容器定向装置(7)；
将容器(10)卸载到定向位置(7)中，以便卸空存在的试管；
根据从控制单元(24)接收的关于试管存在或不存在的信息，检查试管和容器搬运装置(1)，即检查获得关于试管存在信息的位置；
由试管和容器的搬运装置(1)拾取试管，并将它们定位在卸载点(29)处，在该卸载点(29)，试管识别装置(28)探测其身份，根据其身份，试管由试管搬运器(27)沿输送带和可能向与这样一种输送带接口的准备和化验模块或向加载点(30)运输；
一旦全部试管已经从放置在容器定向装置(7)中的容器(10)内取出，就由试管和容器的搬运装置(1)拾取容器(10)，以便将它放置在器皿接收/发送站(6)处的敞开器皿(9)中，以被送回到部门，在该处它可以用待被化验的新试管加载；
所述第二方法包括步骤：
识别和检查从生物材料化验部门到达器皿接收/发送站(16)的器皿(9)，关于在容器(10)内试管的存在和位置的信息从控制单元(24)发送到试管和容器的搬运装置(2)；
由试管和容器的搬运装置(2)拾取容器(10)，并且将容器(10)搬运到容器定向装置(17)；
将容器(10)卸载到定向位置(17)中，以便卸空存在的试管；
借助于试管和容器的搬运装置(2)，将容器(10)从容器定向装置搬运到适当加载区域；
根据从控制单元(24)接收的关于试管存在或不存在的信息，检查试管和容器搬运装置(2)，即检查获得关于试管存在信息的位置；
由试管和容器搬运装置(2)拾取试管，并且将等待被卸载的试管定位在输送带上的适当卸载点处；
一旦已经确定容器(10)的完全卸空，就借助于试管和容器搬运装置(2)，将到达试管加载点(30)处的试管加载到输送带上；
由试管和容器搬运装置(2)拾取加载有试管的容器，并且将它插入在器皿接收/发送站(16)处等待被发送到化验部门的器皿(9)中。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述识别和检查步骤包括，拍摄在到达器皿接收/发送站(6)、(16)处的器皿(9)中包含的试管容器(10)。
7.根据权利要求5-6所述的方法，其特征在于，它包括定向试管容器(10)的步骤，该步骤包括使设有定向杆(100)的板(31)绕其中心(32)的转动，从而所述定向杆(100)与在容器(10)的安置表面上的对应孔(15)重合，因而允许容器(10)被释放，所述板进一步旋转以将容器(10)带到定向位置，该定向位置适于将试管加载到输送机的接口(25)上/从该接口(25)卸载。
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